EP0184811A2 - Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk - Google Patents

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EP0184811A2
EP0184811A2 EP85115658A EP85115658A EP0184811A2 EP 0184811 A2 EP0184811 A2 EP 0184811A2 EP 85115658 A EP85115658 A EP 85115658A EP 85115658 A EP85115658 A EP 85115658A EP 0184811 A2 EP0184811 A2 EP 0184811A2
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sound
transmission
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speech
pulses
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication

Definitions

  • the invention relates to a method for analog voice transmission via radio using transceiver stations for tactical use, in particular mobile transceiver stations.
  • transceiver stations are equipped with an encryption device for security against eavesdropping and can be switched to a frequency hopping mode to increase the interference resistance of a connection.
  • Both the use of encryption and the use of one Frequency hopping procedures on their own or together provide sufficient security against the intrusion of a potential opponent into an existing radio connection.
  • both methods reduce the availability of an existing connection.
  • a larger number of channels which can be used per se for the transmission of a voice signal must be provided for the transmission of the voice signal in order to have a sufficiently wide band available for the hopping of the radio carrier frequency.
  • the frequency hopping method in addition, it is added that not all of the pseudo-randomly controlled frequency channels enable signal transmission, for example because they are disturbed. This sometimes significantly reduces the quality of the transmission.
  • the invention has for its object to provide a simple solution for the transmission of voice signals between transceiver stations in tactical use, which makes it possible to specify a simple solution even when transmitting an unencrypted voice signal in analog form, which is possible with this type of transmission unnoticed intrusion of a potential opponent in a radio connection is prevented with certainty.
  • FIG. 1 shows on the left side the transmission side SS and on the right side the reception side ES of two transceiver stations which use the method according to the invention to identify the intrusion of a potential opponent into the connection.
  • the block diagram of the transmission side SS shows a microphone M for voice inputs, the output of which is connected to the modulation input of the transmitter S via the changeover switch U.
  • the analog voice signal is suitably modulated onto a radio frequency carrier and rotated via the antenna A to the reception side ES.
  • the changeover switch U the first switch contact of which represents the microphone output, is connected via its second switch contact to the tone generator G, which generates a tone-frequency oscillation, for example at 1.6 kHz.
  • the switch U is controlled by a pseudo-random generator PNG, the setting and the clock of which is derived from the station clock UHR.
  • the pseudo-random generator PNG controls the changeover switch U in such a way that, in pseudo-randomly changing periods of time, the output of the tone generator G is briefly connected to the modulation input of the transmitter in the order of magnitude ⁇ 20 msec.
  • the analog voice signal is then interspersed at irregular time intervals with sound pulses whose occurrence in time when the transmitting side SS is synchronized with the receiving side ES in advance is known on the reception side ES.
  • the resulting speech signal gaps represent practically no loss of quality for the speech signal.
  • the receiving side ES has an antenna A, via which the receiver E receives the radio-frequency carrier modulated with the speech signal and represents the speech signal in the baseband level.
  • the analog voice signal interspersed with the sound pulses is switched via the closed switch s1 of a voice output, e.g. supplied in the form of a handset H.
  • a sound demodulator TD is connected to the output of the receiver E via the bandpass filter BP and is always connected on the output side to an evaluation device AW via a further switch 2 when a window for the insertion of a sound pulse is to be expected in the incoming analog voice signal.
  • the switch s2 is controlled on the transmission side by an identical pseudo random generator PNG, which is set via the station clock UHR and receives the corresponding clock from this station clock.
  • the evaluation device AW is designed in such a way that it activates an alarm device AG on the output side if the expected successive sound pulses are repeatedly absent and at the same time interrupts the connection between the output of the receiver E and the receiver H via the switch s1. This ensures that if a potential opponent enters, this is recognized by the incorrect reception of the sound impulses and the connection is interrupted.
  • transceivers for tactical use are usually included a key device and a possibility for the application of a frequency hopping method equipped with a corresponding device for which a pseudo random generator is also required.
  • This pseudo random generator can thus be used in an extremely advantageous manner for carrying out the method according to the invention.
  • the time diagram in FIG. 2 shows a signal flow sequence over time t as it is present at the modulation input of transmitter S on transmission side SS and at the output of receiver E on reception side ES.
  • the analog voice signal ASS is interrupted here in pseudorandomly different time intervals by a window F in which a sound pulse TE is transmitted.
  • the width of the windows representing an interruption of the analog voice signal ASS is so small that the speech quality at the output of the receiver H on the receiving side ES is practically not impaired.
  • the invention represents an additional measure within a bundle of measures for interference resistance for transceiver stations in tactical use and is therefore particularly suitable for use in mobile radio stations for land, water and aircraft.

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Abstract

Bei Funknetzen im taktischen Einsatz wird im allgemeinen von speziellen Massnahmen zur Störresistenz gegenüber gezielten Störern mit Rücksicht auf die Verfügbarkeit der vorhandenen Funkkanäle und dem allgemeinen hierdurch herabgesetzte Übertragungsqualität der zu übermittelnden Informationen nur dann Gebrauch gemacht, wenn mit einer Störung zu rechnen ist, oder diese Störung bereits vorliegt. Bei der im Normalfall durchgeführten unverschlüsselten Übertragung von Sprache in analoger Form besteht jedoch die weitere Gefahr, dass ein potentieller Gegner in die Sprechfunkverbindung eindringt und durch Imitation von Befehlen oder Meldungen Verwirrung stiftet. Um dies zu unterbinden, wird vorgeschlagen, sendeseitig in das Sprachsignal (ASS) in pseudozufällig sich ändernden Zeitabschnitten (F) kurze Tonimpulse (TI) einzublenden, die auf der Empfangsseite zur Überwachung auf Eindringen eines potentiellen Gegners in die Sprechverbindung ausgewertet werden.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk unter Verwendung von Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz, insbesondere mobile Sende-Empfangsstationen.
    • Zugrundeliegender Stand der Technik
  • Bei der Durchführung einer Funkverbindung zwischen zwei oder mehreren Sende-Empfangsstationen, die sich im taktischen Einsatz befinden, muß damit gerechnet werden, daß die Verbindungen absichtlich durch intelligente Störer gestört werden. Weiterhin muß damit gerechnet werden, daß ein potentieller Gegner versuchen wird, sich in eine Verbindung einzuschalten und durch Imitation von Befehlen oder Meldungen Verwirrung zu stiften sucht. Neben diesen erwähnten Störmöglichkeiten muß auch dafür gesorgt werden, daß die übermittelten Informationen, sofern sie für einen potentiellen Gegner von Interesse sind, nicht abgehört werden können.
  • Aus allen diesen Gründen sind derartige Sende-Empfangsstationen zur Abhörsicherheit mit einer Verschlüsselungseinrichtung ausgerüstet und können zur Erhöhung der Störresistenz einer Verbindung in einen Frequenzsprungmodus übergeführt werden. Sowohl die Anwendung einer Verschlüsselung als auch die Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens für sich oder gemeinsam geben eine ausreichende Sicherheit gegen das Eindringen eines potentiellen Gegners in eine bestehende Funkverbindung. Beide Verfahren vermindern jedoch die Verfügbarkeit einer an sich vorhandenen Verbindung.
  • Bei Anwendung einer Verschlüsselung wird eine erheblich größere Bandbreite des zu übertragenden Signals erforlich, weil eine solche Übertragung praktisch nur in der digitalen Ebene durchgeführt werden kann und das digitalisierte Sprachsignal für seine Übertragung eine erheblich größere Bandbreite benötigt, sofern nicht von einer sehr aufwendigen Vocodertechnik Gebrauch gemacht wird.
  • Bei der Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens müssen für die Übertragung des Sprachsignals eine größere Anzahl von an sich jeweils für die Übertragung eines Sprachsignals verwendbaren Kanäle bereitgestellt werden, um für das Springen der Radioträgerfrequenz ein ausreichend breites Band verfügbar zu haben. Gerade beim Frequenzsprungverfahren kommt noch hinzu, daß nicht alle der pseudozufällig angesteuerten Frequenzkanäle eine Signalübertragung ermöglichen, beispielsweise weil sie gestört sind. Hierdurch wird die Qualität der Übertragung mitunter erheblich vermindert.
  • Da oftmals auf eine Verschlüsselung des zu übertragenden Sprachsignals verzichtet werden kann, weil die übertragenen Informationen nur für kurze Zeit Bedeutung haben, so daß ein mithörender potentieller Gegner damit letztlich nichts anfangen kann und auch die Übertragung eines unverschlüsselten analogen Sprachsignals im allgemeinen die beste Übertragungsqualität gewährleistet, wird von dieser Betriebsart immer dann Gebrauch gemacht werden, wenn bei einer Informationsübertragung die nicht geheimhaltungsbedürftig ist, eine hohe Verfügbarkeit der insgesamt vorhandenen Kanäle erwünscht ist und keine gezielte Störung zu erwarten ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Übertragung von Sprachsignalen zwischen Sende-Empfangsstationen im taktischen Einsatz eine einfache Lösung anzugeben, die es ermöglicht, auch bei Übertragung eines unverschlüsselten Sprachsignals in analoger Form eine einfache Lösung anzugeben, die das bei dieser Übertragungsart an sich mögliche unbemerkte Eindringen eines potentiellen Gegners in eine Funkverbindung mit Sicherheit unterbindet.
  • Ausgehend von einem Verfahren der einleitend beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung bedeuten die der näheren Erläuterung der Erfindung dienenden Figuren
    • Fig. 1 das Blockschaltbild der Sende- und Empfangsseite einer Funkübertragungsstrecke, die vom Verfahren nach der Erfindung Gebrauch macht,
    • Fig. 2 ein die Verteilung der Tonimpulse im analogen Sprachsignal darstellendes Zeitdiagramm.
    Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt auf der linken Seite die Sendeseite SS und auf der rechten Seite die Empfangsseite ES zweier Sende-Empfangsstationen, die zum Erkennen des Eindringens eines potentiellen Gegners in die Verbindung vom Verfahren nach der Erfindung Gebrauch machen.
  • Das Blockschaltbild der Sendeseite SS zeigt ein Mikrofon M für die Spracheingaben, dessen Ausgang über den Umschalter U mit dem Modulationseingang des Senders S verbunden ist. Im Sender S wird das analoge Sprachsignal einem Radiofrequenzträger in geeigneter Weise aufmoduliert und über die Antenne A zur Empfangsseite ES hin abgestrehlt. Der Umschalter U, dessen erster Schaltkontakt den Mikrofonausgang darstellt, ist über seinen zweiten Schaltkontakt mit dem Tongenerator G verbunden, der eine tonfrequente Schwingung, beispielsweise bei 1,6 kHz, erzeugt. Gesteuert wird der Umschalter U von einem Pseudozufallsgenerator PNG, dessen Einstellung und dessen Takt von der Stationsuhr UHR abgeleitet ist.
  • Der Pseudozufallsgenerator PNG steuert den Umschalter U so, daß in pseudozufällig sich ändernden Zeitabschnitten kurzzeitig in der Größenordnung < 20 msec der Ausgang des Tongenerators G an den Modulationseingang des Senders angeschaltet wird. Auf diese Weise wird dann das analoge Sprachsignal in unregelmäßigen Zeitabständen mit Tonimpulsen durchsetzt, deren zeitliches Auftreten bei Synchronisation der Sendeseite SS mit der Empfangsseite ES im vorhinein auf der Empfangsseite ES bekannt ist. Die hierdurch entstehenden Sprachsignallücken stellen praktisch keine Qualitätseinbuße für das Sprachsignal dar.
  • Die Empfangsseite ES weist eine Antenne A auf, über die der Empfänger E den mit dem Sprachsignal modulierten radiofrequenten Träger empfängt und das Sprachsignal in der Basisbandebene darstellt. Empfängerausgangsseitig wird das mit den Tonimpulsen durchsetzte analoge Sprachsignal über den geschlossenen Schalter s1 einer Sprachausgabe, z.B. in Form eines Hörers H zugeführt. Weiterhin ist an den Ausgang des Empfängers E über das Bandfilter BP ein Tondemodulator TD angeschlossen, der ausgangsseitig über einen weteren Schalters2 immer dann mit einer Auswerteeinrichtung AW verbunden wird, wenn im ankommenden analogen Sprachsignal ein Fenster für die Einblendung eines Tonimpulses zu erwarten ist. Die Steuerung des Schalters s2 erfolgt entsprechend der Sendeseite durch einen identischen Pseudozufallsgenerator PNG, der über die Stationsuhr UHR eingestellt ist und den entsprechenden Takt von dieser Stationsuhr empfängt.
  • Die Auswerteeinrichtung AW ist so gestaltet, daß sie bei wiederholtem Ausbleiben der erwarteten aufeinanderfolgenden Tonimpulse ausgangsseitig eine Alarmvorrichtung AG aktiviert und gleichzeitig über den Schalter s1 die Verbindung zwischen dem Ausgang des Empfängers E und dem Hörer H unterbricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei Eindringen eines potentiellen Gegners dies durch den nicht richtigen Empfang der Tonimpulse erkannt und die Verbindung unterbrochen wird.
  • Wie schon erwähnt worden ist, sind Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz in der Regel mit einer Schlüsseleinrichtung sowie einer Möglichkeit für die Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens mit einer entsprechenden Einrichtung ausgerüstet, für die ebenfalls ein Pseudozufallsgenerator erforderlich ist. Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann somit dieser Pseudozufallsgenerator in außerordentlich vorteilhafter Weise verwendet werden. Entsprechendes gilt für den Tongenerator G auf der Sendeseite SS und den Tondetektor TD auf der Empfangsseite ES, weil beide zur Grundausstattung einer solchen Sende-Empfangsstation für die Übertragung von Wechselstromtelegrafie gehören.
  • Im Zeitdiagramm der Fig. 2 ist über der Zeit t eine Signalflußfolge dargestellt, wie sie am Modulationseingang des Senders S auf der Sendeseite SS und am Ausgang des Empfängers E auf der Empfangsseite ES vorhanden ist. Das analoge Sprachsignal ASS ist hier in pseudozufällig unterschiedlichen Zeitabständen jeweils durch ein Fenster F unterbrochen, in dem ein Tonimpuls TE übertragen wird. Wie schon erwähnt worden ist, sind die jeweils eine Unterbrechung des analogen Sprachsignals ASS darstellenden Fenster in ihrer Breite so klein gewählt, daß hierdurch die Sprachqualität am Ausgang des Hörers H auf der Empfangsseite ES praktisch nicht beeinträchtigt wird.
    • Gewerbliche Verwertbarkeit
  • Die Erfindung stellt eine Zusatzmaßnahme innerhalb eines Bündels von Maßnahmen zur Störresistenz für Sende-Empfangsstationen im taktischen Einsatz dar und eignet sich daher insbesondere zur Anwendung bei mobilen Funkstationen für Land-, Wasser und Luftfahrzeuge.
    • Liste der in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen
    • SS Sendeseite
    • ES Empfangsseite
    • M Mikrofon
    • U Umschalter
    • G Tongenerator
    • PNG Pseudozufallsgenerator
    • UHR Stationsuhr
    • S Sender
    • E Empfänger
    • A Antenne
    • BP Bandpaß
    • TD Tondetektor
    • s1,2 Schalter
    • AW Auswerteeinrichtung
    • AG Alarmvorrichtung
    • H Hörer
    • TI Tonimpuls
    • ASS Analoges Sprachsignal
    • t Zeit
    • 7 Patentansprüche
    • 2 Figuren

Claims (7)

1. Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk unter Verwendung von Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz, insbesondere mobile Sende-Empfangsstationen, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig in das Sprachsignal (ASS) in pseudozufällig sich ändernden Zeitabschnitten beeinträchtigende Tonimpulse (TI) eingeblendet werden, daß ferner empfangsseitig die hinsichtlich der sendenden Station synchronisierte empfangende Station lediglich bei möglichem Auftreten eines Tonimpulses für dessen Empfang aktiviert wird und daß die empfangenen Tonimpulse in ihrer Aufeinanderfolge einer Auswerteeinrichtung (AW) zugeführt werden, die bei wiederholtem Ausbleiben eines erwarteten Tonimpulses, einen Alarm auslöst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Sprachsignal (ASS) für die Übertragung eines Tcnimpulses (TI) ausblendendes Fenster (F) eine Breite < 20 msec aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz der Tonimpulse (TI) innerhalb des Sprachfrequenzbereiches liegt und und zwar an einer Stelle, an der die auf 1 Hz bezogene spektrale Energie des Sprachsignals Werte aufweist, die klein sind gegenüber dem entsprechenden maximalen Energiewert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zum sendeseitigen Markieren und empfangsseitigen Erkennen der Fenster (F) für die Tonimpulse (TI) im Sprachsignal der in den Sende-Empfangsstationen für Verschlüsselungszwecke sowieso vorhandene Pseudozufallsgenerator (PNG) herangezogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für die sendeseitige Erzeugung der Tonfrequenz für die Tonimpulse (TI) sowie für die empfangsseitige Detektierung der Tonimpulse die für Wechselstrom-Telegrafie in den Sende-Empfangsstationen sowieso vorhandenen entsprechenden Baugruppen herangezogen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Tonfrequenz für die Tonimpulse (TI) bei 1.600 Hz liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangsseitige Auswerteeinrichtung (AW) zugleich mit der Auslösung eines Alarms die Verbindung durch Abschalten der empfangsseitigen Sprachausgabe (H) unterbricht.
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